JPH0988786A

JPH0988786A - エンジンの点火時期制御装置

Info

Publication number: JPH0988786A
Application number: JP25158295A
Authority: JP
Inventors: Toyohide Sunaguchi; 豊秀砂口
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1997-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】筒内に供給される吸入空気量が急激に変化した
場合でも、適正な点火時期制御を行うことで、エンジン
出力、及び燃料消費率の向上を図る。【解決手段】点火対象気筒＃ｉの排気行程の筒内圧力Ｐ
０と、吸気行程における所定クランク角毎の筒内圧力Ｐ
１〜Ｐ３を読込み(S13〜S16 、或いはS17 〜S20)、排気
行程時に検出した筒内圧力Ｐ０と吸気行程における所定
クランク角毎の筒内圧力Ｐ１〜Ｐ３との差圧に基づい
て、ポンプ損失トルクＴｐを算出し(S21)、このポンプ
損失トルクＴｐの逆数を大気圧等の空気密度に対する補
正係数である気圧補正係数Ｋｐで補正して、筒内に供給
される吸入空気量の代表値Ｌを設定し(S23) 、この代表
値Ｌとエンジン回転数ＮE とに基づきマップ検索によ
り、基本点火時期ＡＤＶBASEを設定する(S24) 。点火対
象気筒＃ｉの排気行程から吸気行程にかけての筒内圧力
変化に基づいて基本点火時期を設定しているため、吸入
空気量の急激な変化に影響されずに、実際に筒内に供給
された吸入空気量に対応した代表値Ｌを得ることが出来
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内に実際に供給
された吸入空気量に適合する点火時期を設定するエンジ
ンの点火時期制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子制御式エンジンにおける点
火時期は、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づき、
最適点火時期を運転領域毎に格納するマップを参照して
設定される。各気筒の点火時期を最新のデータ（エンジ
ン回転数データ、エンジン負荷データ等）に基づいて設
定するためには、圧縮行程中の少なくともドエル開始直
前に演算する必要がある。

【０００３】ところで、エンジン負荷を吸入空気量セン
サの出力値に基づいて算出した吸入空気量Ｑと、エンジ
ン回転数ＮE とに基づいて設定する場合、例えば基本燃
料噴射量τｐ（τｐ＝Ｋ・Ｑ／ＮE ；Ｋはインジェク
タ補正係数）をエンジン負荷の代表値として採用するよ
うな場合、吸気行程から点火時期演算処理開始迄の間
に、急加速等の過渡的な変化があったときは、実際に筒
内に吸入される吸入空気量に対し吸入空気量センサでの
検出値には、吸入空気量センサと当該気筒までの管路長
等の影響で、ある一時遅れが生じる。そのため、吸入空
気量センサによる検出値が点火対象気筒に供給された実
際の吸入空気量と一致せず、従って、点火時期が最適点
火時期に対してずれた値となり、エンジン出力及び燃焼
消費率の低下を招くばかりでなく、点火時期が最適点火
時期に対して進角方向へずれた場合にはノッキングの発
生を招くことにもなる。

【０００４】これに対処するに、例えば特開昭６１−４
９１６７号公報では、筒内圧センサを各気筒に配設し、
燃焼時とモータリング時とで筒内圧力がほぼ同一の値を
示す領域において、２つの異なったクランク角度（吸気
弁開の圧縮行程初期のクランク角度と圧縮行程中途のク
ランク角度）の筒内圧力を検出し、その差圧（圧力上
昇）を１サイクル中における１気筒の当たり吸入空気量
の代表値として用い、この差圧とエンジン回転数とに基
づいて基本点火時期を設定することで、加速時等の過渡
運転によりエンジン運転領域が急激に変化した場合で
も、点火対象気筒に供給された実際の吸入空気量に基づ
いて点火時期を設定する技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記先行例では、燃焼
時とモータリング時とで筒内圧力が同一の領域における
２つの異なったクランク角度の筒内圧力の差圧が、１気
筒当たりの空気量実測値にほぼ一致している点に着目
し、この差圧を点火対象気筒に供給された吸入空気量の
代表値としているが、圧縮行程中は筒内圧が大きく変化
するため、筒内圧センサにより、所定クランク角毎の筒
内圧を正確に検出することは困難で、差圧の検出精度を
十分に保証することが出来ず、この差圧に基づいて筒内
に供給された実際の吸入空気量に適合する最適点火時期
を設定することは困難である。

【０００６】尚、特開昭６３−６５１７３号公報には、
吸入空気量センサの上流とサージタンクとに吸気温セン
サをそれぞれ配設し、吸入空気量センサ上流の吸気温度
と、過給機を通過しインタークーラにて冷却された後の
吸気温度との差温（温度上昇分）を、過給機付きエンジ
ンの各気筒に対する吸入空気の実質圧力を反映する関数
として用い、この差温に応じて気筒に供給される吸入空
気の充填効率が変動することから、この充填効率の変動
に応じた点火時期を補正制御する技術が開示さている
が、吸入空気量センサの出力値を温度補償しているに過
ぎないので、ある気筒の吸気行程中途に急加速などの過
渡的変化が生じた場合には、一時遅れが生じてしまい、
筒内に実際に供給された吸入空気量に対応した最適点火
時期を設定することは出来ない。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑み、筒内へ供給さ
れる吸入空気量が急激に変化しても、常に最適な点火時
期を設定することが出来て、ノッキングの発生を回避し
つつ、エンジン出力、及び燃料消費率の向上を図ること
のできるエンジンの点火時期制御装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明は、図１（ａ）の基本構成図に示す
ように、筒内圧力を検出する筒内圧検出手段を気筒毎に
配設するエンジンにおいて、エンジン運転時の所定クラ
ンク角に同期して出力するクランクパルスに基づきエン
ジン回転数を算出するエンジン回転数算出手段と、点火
対象気筒に配設した上記筒内圧検出手段からの出力信号
と上記クランクパルスとに基づき当該点火対象気筒の排
気行程から吸入行程にかけての筒内圧力変化を算出する
と共に、この筒内圧力変化に基づき筒内に供給される吸
入空気量に対して減少関数的値を示すポンプ損失トルク
を算出するポンプ損失トルク算出手段と、上記エンジン
回転数と上記ポンプ損失トルクとに基づき点火対象気筒
に対する基本点火時期を設定する基本点火時期設定手段
とを備えることを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、図１（ｂ）の基本
構成図に示すように、筒内圧力を検出する筒内圧検出手
段を気筒毎に配設するエンジンにおいて、エンジン運転
時の所定クランク角に同期して出力するクランクパルス
に基づきエンジン回転数を算出するエンジン回転数算出
手段と、点火対象気筒に配設した上記筒内圧検出手段か
らの出力信号と上記クランクパルスとに基づき当該点火
対象気筒の排気行程から吸入行程にかけての筒内圧力変
化を算出すると共に、この筒内圧力変化に基づき筒内に
供給される吸入空気量に対して減少関数的値を示すポン
プ損失トルクを算出するポンプ損失トルク算出手段と、
上記ポンプ損失トルクを空気密度に対応する密度補正係
数で補正して筒内に供給される吸入空気量の代表値を設
定する代表値設定手段と、上記エンジン回転数と上記代
表値とに基づき点火対象気筒に対する基本点火時期を設
定する基本点火時期設定手段とを備えることを特徴とす
る。

【００１０】請求項３記載の発明は、上記請求項２記載
の発明において、前記密度補正係数を排気行程時の筒内
圧力に基づいて設定することを特徴とする。

【００１１】すなわち、請求項１記載の発明では、点火
対象となる気筒に配設した筒内圧検出手段の出力信号を
所定クランク角毎に検出して、排気行程から吸入行程に
かけての筒内圧力変化を算出し、この筒内圧力変化に基
づき、排気ガスと新気とのガス交換に要する損失仕事で
あるポンプ損失トルクを算出する。そして、クランクパ
ルスの出力間隔から算出したエンジン回転数と上記ポン
プ損失トルクとに基づき、点火対象気筒の基本点火時期
を算出する。上記ポンプ損失トルクは筒内へ供給される
吸入空気量に対して減少関数値を示すものであり、この
ポンプ損失トルクを点火対象気筒に供給された吸入空気
量の代表値として用いることで、筒内に実際に供給され
た吸入空気量に対応した点火時期が設定される。

【００１２】請求項２記載の発明では、点火対象となる
気筒に設けた筒内圧検出手段の出力信号を所定クランク
角毎に検出して、排気行程から吸入行程にかけての筒内
圧力変化を算出し、この筒内圧力変化に基づき、排気ガ
スと新気とのガス交換に要する損失仕事であるポンプ損
失トルクを算出する。その後、このポンプ損失トルクを
空気密度に対応する密度補正係数で密度補正して、筒内
に実際に供給される吸入空気量の代表値を設定し、この
代表値と、クランクパルスの出力間隔から算出したエン
ジン回転数とに基づき、点火対象気筒に対する基本点火
時期を算出する。ポンプ損失トルクを密度補正すること
で、筒内に実際に供給される吸入空気の質量流量に応じ
た点火時期が設定される。

【００１３】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
発明において、密度補正係数を排気行程の筒内圧力に基
づいて設定することで、空気密度を直接検出する必要が
無くなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図２以下の図面に基づいて
本発明の実施の形態を説明する。

【００１５】図１６の符号１はエンジンであり、本実施
の形態では水平対向４気筒型エンジンを示す。エンジン
１のシリンダヘッド２に形成された各吸気ポート２ａに
吸気マニホールド３が連通され、この吸気マニホールド
３にエアチャンバ４を介してスロットルチャンバ５が連
通され、このスロットルチャンバ５上流側に吸気管６を
介してエアクリーナ７が取り付けられている。

【００１６】又、上記吸気管６のエアクリーナ７の直下
流に、例えばホットワイヤ式等の吸入空気量センサ８が
介装され、更に上記スロットルチャンバ５に設けられた
スロットル弁５ａに、スロットル開度に応じた電圧値を
出力するスロットル開度センサ９ａとスロットル弁全閉
でＯＮするアイドル接点を有するアイドルスイッチ９ｂ
とが組み込まれたスロットルセンサ９が連設されてい
る。

【００１７】又、上記スロットル弁５ａの上流と下流と
を連通するバイパス通路１０に、駆動パルス信号のデュ
ーティ比に応じてバルブ開度が調整されるアイドルスピ
ードコントロール（ＩＳＣ）バルブ１１が介装されてい
る。

【００１８】更に、上記吸気マニホールド３の各気筒の
各吸気ポート２ａ直上流側にインジェクタ１３が臨まさ
れ、上記シリンダヘッド２には、先端を燃焼室に露呈す
る点火プラグ１４が各気筒毎に取り付けられている。こ
の点火プラグ１４に連設する点火コイル１５には、イグ
ナイタ１６が接続されている。又、この点火プラグ１４
の先端部に、筒内圧力を絶対圧にて検出する筒内圧検出
手段としての筒内圧センサ３２が取り付けられている。

【００１９】上記インジェクタ１３は、燃料供給路１７
を介して燃料タンク１８に連通されており、この燃料タ
ンク１８内にはインタンク式の燃料ポンプ１９が設けら
れている。この燃料ポンプ１９からの燃料は、上記燃料
供給路１７に介装された燃料フィルタ２０を経て上記イ
ンジェクタ１３及びプレッシャレギュレータ２１に圧送
され、プレッシャレギュレータ２１から上記燃料タンク
１８にリターンされて上記インジェクタ１３への燃料圧
力が所定に調圧される。

【００２０】又、エンジン１のシリンダブロック１ａに
ノックセンサ２２が取り付けられると共に、シリンダブ
ロック１ａの左右バンクを連通する冷却水通路２３に水
温センサ２４が臨まされている。更に上記シリンダヘッ
ド２の排気ポート２ｂに連通する排気マニホールド２５
の集合部に、Ｏ２センサ２６が臨まされている。尚、符
号２７は触媒コンバータである。

【００２１】又、上記シリンダブロック１ａに支承され
たクランクシャフト１ｂに、クランクロータ２８が軸着
され、このクランクロータ２８の外周に、所定のクラン
ク角に対応する突起を検出する電磁ピックアップ等から
なるクランク角センサ２９が対設され、更に、上記シリ
ンダヘッド２のカムシャフト１ｃに連設されたカムロー
タ３０に、電磁ピックアップからなるカム角センサ３１
が対設されている。

【００２２】上記クランクロータ２８は、図１７に示す
ように、その外周に突起２８ａ，２８ｂ，２８ｃが形成
され、これらの各突起２８ａ，２８ｂ，２８ｃが、例え
ば、各気筒（＃１，＃２，＃３，＃４）の圧縮上死点前
（ＢＴＤＣ）θ１，θ２，θ３の位置（例えば、θ１＝
９７°，θ２＝６５°，θ３＝１０°）に形成されてい
る。

【００２３】すなわち、突起２８ａと突起２８ｂ、突起
２８ｂと突起２８ｃ、及び突起２８ｃと突起２８ａ間の
各通過時間からエンジンの回転周期ｆが算出され、又、
突起２８ｂがエンジン始動後における点火時期設定の際
の基準クランク角となり、更に、突起２８ｃがエンジン
始動時の固定点火時期を示す基準クランク角となる（エ
ンジン始動時については詳述せず）。

【００２４】又、上記カムロータ３０の外周には、図１
８に示すように、気筒判別用の突起３０ａ，３０ｂ，３
０ｃが形成され、例えば、突起３０ａが＃３，＃４の圧
縮上死点後（ＡＴＤＣ）θ４の位置（例えばθ４＝２０
°）に形成され、突起３０ｂが３個の突起で構成されて
最初の突起が＃１気筒のＡＴＤＣθ５の位置（例えばθ
５＝５°）に形成されている。更に、突起３０ｃが２個
の突起で構成され、最初の突起が＃２気筒のＡＴＤＣθ
６の位置（例えばθ６＝２０°）に形成されている。

【００２５】点火時期制御、燃料噴射制御等の各種制御
は、図１９に示す電子制御装置（ＥＣＵ）４０により実
行される。この電子制御装置４０は、ＣＰＵ４１、ＲＯ
Ｍ４２、ＲＡＭ４３、バックアップＲＡＭ４４、カウン
タ・タイマ群４５、及びＩ／Ｏインターフェイス４６が
バスライン４７を介して互いに接続されたマイクロコン
ピュータを中心として構成され、その他、安定化電圧を
各部に供給する定電圧回路４８、上記Ｉ／Ｏインターフ
ェィス４６の出力ポートからの信号によりアクチュエー
タ類を駆動する駆動回路４９、センサ類からのアナログ
信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０等の周
辺回路が内蔵されている。

【００２６】上記定電圧回路４８は、電源リレー５１の
第１の接点を介してバッテリ５２に接続され、上記電源
リレー５１のリレーコイルがイグニッションスイッチ５
３を介して上記バッテリ５２に接続されている。

【００２７】尚、上記定電圧回路４８は、上記電源リレ
ー５１の第１のリレー接点を介してバッテリ５２に接続
される他、直接、上記バッテリ５２に接続されており、
上記イグニッションスイッチ５３がＯＮされて電源リレ
ー５１のリレー接点が閉となったとき、各部へ電源を供
給する一方、上記イグニッションスイッチ５３のＯＮ，
ＯＦＦに拘らず、常時、上記バクアップＲＡＭ４４にバ
ックアップ用の電源を供給する。

【００２８】上記電源リレー５１は２接点リレーであ
り、第２のリレー接点が上記バッテリ５２に接続される
と共に、イグニッションスイッチ５３のＯＮにより＃１
〜＃４気筒の点火コイル１５（#1）〜１５（#4）等の各
アクチュエータ類に電源を供給する。

【００２９】又、上記Ｉ／Ｏインターフェイス４６の入
力ポートには、アイドルスイッチ９ｂ、ノックセンサ２
２、クランク角センサ２９、カム角センサ３１等が接続
されると共に、＃１〜＃４気筒に設けた各筒内圧センサ
３２、吸入空気量センサ８、スロットル開度センサ９
ａ、冷却水温センサ２４、及びＯ２センサ２６等が上記
Ａ／Ｄ変換器５０を介して接続され、更に、このＡ／Ｄ
変換器５０に、上記バッテリ５２の電圧ＶB が入力され
てモニタされる。

【００３０】一方、上記Ｉ／Ｏインターフェイス４６の
出力ポートには、上記駆動回路４９を介してＩＳＣバル
ブ１１及びインジェクタ１３が接続されると共に、パワ
ートランジスタ群からなるイグナイタ１６が接続され、
各パワートランジスタに＃１〜＃４気筒の各点火コイル
１５（#1）〜１５（#4）の一次側が接続されている。上
記ＲＯＭ４２には、エンジン制御プログラムや各種マッ
プ等の固定データが記憶されており、又、上記ＲＡＭ４
３には、上記各センサ類、スイッチ類の出力信号を処理
した後のデータ、及び上記ＣＰＵ４１で演算処理したデ
ータが格納される。又、上記バックアップＲＡＭ４４に
は、各種学習マップ、制御用データ、自己診断機能によ
り検出した故障部位に対応するトラブルデータ等がスト
アされ、上記イグニッションスイッチ５３がＯＦＦのと
きにもデータが保持される。

【００３１】上記ＣＰＵ４１では上記ＲＯＭ４２に記憶
されている制御プログラムに従い、燃料噴射制御、点火
時期制御等のエンジン制御を所定周期毎、或いは所定ク
ランクパルス入力毎に実行する。

【００３２】ここで、上記電子制御装置４０は、エンジ
ン回転数算出手段、ポンプ損失トルク算出手段、代表値
設定手段、基本点火時期設定手段としての機能を有し、
具体的には、点火時期設定に先立ち、図４に示す気筒判
別・エンジン回転数算出ルーチンがクランクパルス入力
毎に実行されて、現在の圧縮行程にある気筒＃ｉを判別
すると共に、クランクパルスの入力間隔からエンジン回
転数ＮE を算出する。又、上死点前ＢＴＤＣθ２，θ１
のクランクパルスに対応して、図５、図６の割り込みル
ーチンが実行されて、図１２のＰ−Ｖ曲線、図１３のタ
イムチャートに示すように、排気行程気筒の筒内圧力Ｐ
０、吸気行程中途の筒内圧力Ｐ２が検出される。更に、
上死点前ＢＴＤＣθ３のクランクパルスに対応して割り
込み起動される図７のルーチンでは、吸気行程における
バルブオーバラップ期間の筒内圧力Ｐ１と吸気行程終了
時の筒内圧力Ｐ３との検出タイミングを設定し、この各
タイミングで図８、図９のルーチンをそれぞれ実行して
上記筒内圧力Ｐ１，Ｐ３を各々検出する。

【００３３】そして、この各筒内圧力Ｐ０〜Ｐ３が、Ｃ
ＰＵ４１に備えられているレジスタに格納される。図１
５に示すように、上記ＣＰＵ４１には、少なくともＲ０
〜Ｒ７の８個のレジスタが備えられており、Ｒ０〜Ｒ３
に＃１，＃２気筒の筒内圧力データＰ０〜Ｐ３が格納さ
れ、Ｒ４〜Ｒ７に＃３，＃４気筒の筒内圧力データＰ０
〜Ｐ３が順次格納される。そして、排気行程から吸気行
程に至るまでの所定クランク角毎に検出した筒内圧力デ
ータＰ０〜Ｐ３を用いて、図２、図３に示す点火時期設
定ルーチンにより、排気ガスと新気とのガス交換に要す
る損失仕事であるポンプ損失トルクＴｐを算出し、この
ポンプ損失トルクＴｐとエンジン回転数ＮE とから、当
該点火対象気筒に対する基本点火時期ＡＤＶBASEを算出
する。上記ポンプ損失トルクＴｐは筒内に供給された吸
入空気量に対して減少関数的値を示すもので、上記ポン
プ損失トルクＴｐの逆数を吸入空気量の代表値とするこ
とで、常に最適な点火時期を設定することができる。

【００３４】以下、この点火時期設定ルーチンの説明に
先立ち、図４に示す気筒判別・エンジン回転数算出ルー
チン、及び各クランクパルス入力毎に実行される各筒内
圧検出ルーチン、或いは検出タイミング設定ルーチンに
ついて説明する。図４の気筒判別・エンジン回転数算出
ルーチンは、クランク角センサ２９からのクランクパル
ス入力毎に割込み起動され、先ず、ステップＳ１で、カ
ム角センサ３１からの気筒判別用のカムパルス入力に基
づき圧縮行程にある気筒を判別すると、次に、ステップ
Ｓ２で、クランクパルスを識別する。

【００３５】図１３、図１４のタイムチャートに示すよ
うに、例えば、上記カム角センサ３１からθ５（突起３
０ｂ）のカムパルスが入力されたとき、圧縮行程気筒＃
ｉは３気筒であり、また、上記θ５のカムパルスの後に
θ４（突起３０ａ）のカムパルスが入力されたとき、圧
縮行程気筒＃ｉは＃２気筒であり、同様に、θ６（突起
３０ｃ）のカムパルスが入力された後の圧縮行程気筒＃
ｉは＃４気筒であり、さらに上記θ６のカムパルスの後
にθ４（突起３０ａ）のカムパルスが入力されたとき、
圧縮行程気筒＃ｉは＃１気筒であることが判別できる。

【００３６】さらに、上記カム角センサ３１からカムパ
ルスが入力した後に、クランク角センサ２９から入力さ
れるクランクパルスが周期を算出する際の基準クランク
角（θ１）を示し、次のクランクパルスが該当気筒の点
火時期を設定する際の基準クランク角（θ２）を示すも
のであることが判別できる。

【００３７】すなわち、本実施の形態による４気筒エン
ジンでは、点火が＃１→＃３→＃２→＃４の気筒順に行
われる。

【００３８】その後、ステップＳ３で、クランク角セン
サ２９から入力されるクランクパルスの入力間隔時間
（周期）Ｔθを計測する。この入力間隔時間（周期）Ｔ
θは、前回のルーチン実行時から今回のルーチン実行時
までの時間で、図１４に示すように、Ｔθ12（ＢＴＤＣ
θ１、θ２のクランクパルスの入力間隔時間）、或いは
Ｔθ23（ＢＴＤＣθ２、θ３のクランクパルスの入力間
隔時間）、又はＴθ3 １（ＢＴＤＣθ３、θ１のクラン
クパルスの入力間隔時間）である。

【００３９】そして、ステップＳ４で、上記入力間隔時
間Ｔθからエンジン回転数ＮE を算出し、ＲＡＭ４３の
所定アドレスに回転数データとしてストアしてルーチン
を抜ける。

【００４０】以上の気筒判別・エンジン回転数算出ルー
チンに対し、上死点前ＢＴＤＣθ２のクランクパルス入
力毎に、図５に示すＰ０検出ルーチンが実行される。こ
のＰ０検出ルーチンでは、現在の圧縮行程気筒＃ｉに対
して排気行程にある気筒（図１３参照）の筒内圧力Ｐ０
を読込む。

【００４１】先ず、ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３
で、現在の圧縮行程気筒＃ｉが＃１気筒か、＃２気筒
か、＃３気筒かを、前記気筒判別・エンジン回転数算出
ルーチンでの気筒判別結果に基づいて順に判断し、＃１
気筒のときはステップＳ４１からステップＳ４４へ進
み、＃２気筒の筒内圧力Ｐ#2を、ＣＰＵ４１のレジスタ
Ｒ０に排気行程気筒筒内圧力データＰ０として格納し、
又、現在の圧縮行程気筒＃ｉが＃２気筒のときはステッ
プＳ４２からステップＳ４５へ進み、＃１気筒の筒内圧
力Ｐ#1を上記レジスタＲ０に排気行程気筒筒内圧力デー
タＰ０として格納し、或いは、現在の圧縮行程気筒＃ｉ
が＃３気筒のときはステップＳ４３からステップＳ４６
へ進み、＃４気筒の筒内圧力Ｐ#4を上記ＣＰＵ４１のレ
ジスタＲ４に排気行程気筒筒内圧力データＰ０として格
納し、ルーチンを抜ける。又、圧縮行程気筒＃ｉが上記
＃１〜＃３気筒の何れでもないときは、＃４気筒が圧縮
行程気筒であるため、ステップＳ４３からステップＳ４
７へ進み、上記レジスタＲ４に＃３気筒の筒内圧力Ｐ＃
３を排気行程気筒筒内圧力データＰ０として格納して、
ルーチンを抜ける。

【００４２】一方、上死点前ＢＴＤＣθ１を示すクラン
クパルスが入力されると、図６のＰ２検出ルーチンが実
行される。このＰ２検出ルーチンでは、現在の圧縮行程
気筒＃ｉを基準として、吸気行程にある気筒を判別し、
当該吸気行程気筒の筒内圧力データＰ２を該当レジスタ
に格納する。

【００４３】先ず、上述のＰ０検出ルーチンと同様、ス
テップＳ５１，Ｓ５２，Ｓ５３で、現在の圧縮行程気筒
＃ｉが＃１気筒か、＃２気筒か、＃３気筒を判断し、＃
１気筒が圧縮行程気筒のときはステップＳ５１からステ
ップＳ５４へ進み、＃３気筒の筒内圧力Ｐ#3をＣＰＵ４
１のレジスタＲ６（図１５参照）に吸気行程気筒筒内圧
力データＰ２として格納し、又、＃２気筒が圧縮行程気
筒ときはステップＳ５２からステップＳ５５へ進み、＃
４気筒の筒内圧力Ｐ#4を吸気行程気筒筒内圧力データＰ
２として上記レジスタＲ６に格納し、或いは、圧縮行程
気筒＃ｉが＃３気筒のときはステップＳ５３からステッ
プＳ５６へ進み、＃２気筒の筒内圧力Ｐ#2を吸気行程気
筒筒内圧力データＰ２としてレジスタＲ２に格納して、
ルーチンを抜ける。又、圧縮行程気筒＃ｉが上記＃１〜
＃３気筒の何れでもないときは、＃４気筒が圧縮行程気
筒であるため、ステップＳ５３からステップＳ５７へ進
み、上記レジスタＲ２に＃１気筒の筒内圧力Ｐ＃１を吸
気行程気筒筒内圧力データＰ２として格納して、ルーチ
ンを抜ける。

【００４４】又、上死点前ＢＴＤＣθ３を示すクランク
パルスが入力されると、図７に示すＰ１，Ｐ３検出タイ
ミング設定ルーチンが実行される。このＰ１，Ｐ３検出
タイミング設定ルーチンでは、吸気行程における排気弁
開と吸気弁開とのバルブオーバラップ期間と、吸気行程
終了時、すなわち吸気下死点時との筒内圧力を検出する
タイミングを設定する。

【００４５】先ず、ステップＳ６１で、最新のクランク
パルス入力間隔時間Ｔθ23に基づき、上死点前ＢＴＤＣ
θ３を示すクランクパルス入力からバルブオーバラップ
期間の中間点に到達する時間であるＰ１検出タイミング
Ｔ１を算出する。Ｔ１←（Ｔθ23／θ23）×θA ここで、θ23はクランクロータ２８のθ２，θ３間の挟
み角、θA は上死点前ＢＴＤＣθ３から吸気行程におけ
るバルブオーバラップ期間の中間点迄の角度（本実施の
形態では１５゜CA 、すなわち、バルブオーバラップ期間
の中間点がＡＴＤＣ５゜CA に設定されている）である。

【００４６】そして、ステップＳ６２で、上記クランク
パルス入力間隔時間Ｔ23から、上死点前ＢＴＤＣθ３を
示すクランクパルス入力から吸気下死点迄に到達する時
間であるＰ３検出タイミングＴ３を算出する。Ｔ３←（Ｔθ23／θ23）×θB ここで、θ23はクランクロータ２８のθ２，θ３間の挟
み角、θB は上死点前ＢＴＤＣθ３から吸気行程終了時
である吸気下死点迄の角度θB （本実施の形態では１０
゜CA ）である。

【００４７】その後、ステップＳ６３で、上記Ｐ１検出
タイミングＴ１をＰ１検出タイマにセットし、ステップ
Ｓ６４で、Ｐ３検出タイミングＴ３をＰ３検出タイマに
セットしてルーチンを抜ける。

【００４８】すると、Ｐ１検出タイマとＰ３検出タイマ
とがスタートし、Ｐ１検出タイミングＴ１とＰ３検出タ
イミングＴ３とが各々計時される。そして、Ｐ１検出タ
イマのカウント値がＰ１検出タイミングＴ１に達したと
き、図８に示すＴ１割り込みルーチンが実行され、又、
Ｐ３検出タイマのカウント値がＰ３検出タイミングＴ３
に達したとき図９に示すＴ３割り込みルーチンが実行さ
れる。

【００４９】図８に示すＴ１割り込みルーチンでは、現
在の圧縮行程気筒＃ｉに対して、バルブオーバラップ期
間にある吸気行程気筒の筒内圧力Ｐ１を検出する。

【００５０】先ず、ステップＳ７１〜Ｓ７３で、現圧縮
行程気筒＃ｉを前記気筒判別・エンジン回転数算出ルー
チンでの気筒判別結果に基づいて、上述と同様に判別
し、＃１気筒が圧縮行程気筒＃ｉのときは、ステップＳ
７１からステップＳ７４へ進み、＃３気筒の筒内圧力Ｐ
#3をレジスタＲ５に筒内圧力データＰ１として格納し、
＃２気筒が圧縮行程気筒のときはステップＳ７２からス
テップＳ７５へ進み、＃４気筒の筒内圧力Ｐ#4をレジス
タＲ５に筒内圧力データＰ１として格納し、＃３気筒が
圧縮行程気筒のときはステップＳ７３からステップＳ７
６へ進み、＃２気筒の筒内圧力Ｐ#2をレジスタＲ１に筒
内圧力データＰ１として格納して、ルーチンを抜ける。
又、圧縮行程気筒＃ｉが上記＃１〜＃３気筒の何れでも
ないときは、＃４気筒が圧縮行程気筒であるため、ステ
ップＳ７３からステップＳ７７へ進み、上記レジスタＲ
１に＃１気筒の筒内圧力Ｐ#1を筒内圧力データＰ１とし
て格納して、ルーチンを抜ける。

【００５１】又、図９に示すＴ３割り込みルーチンで
は、現在の圧縮行程気筒＃ｉに対して、吸気行程終了に
ある気筒の筒内圧力Ｐ３を検出する。尚、図１３に示す
ように、圧縮行程を開始する気筒と吸気行程終了気筒と
は同一である。

【００５２】先ず、ステップＳ８１〜Ｓ８３で、これか
ら開始される圧縮行程気筒＃ｉが何れの気筒かを前記気
筒判別・エンジン回転数算出ルーチンでの気筒判別結果
に基づいて、上述と同様、順に判断する。そして、＃１
気筒が圧縮行程気筒＃ｉと判断したときは、ステップＳ
８１からステップＳ８４へ進み、当該気筒＃１の筒内圧
力Ｐ#1を吸気行程終了時の筒内圧力データＰ３としてレ
ジスタＲ３に格納し、＃２気筒が圧縮行程気筒＃ｉと判
断したときは、ステップＳ８２からステップＳ８５へ進
み、当該気筒＃２の筒内圧力Ｐ#2を吸気行程終了時の筒
内圧力データＰ３としてレジスタＲ３に格納し、＃３気
筒が圧縮行程気筒＃ｉと判断したときは、ステップＳ８
３からステップＳ８６へ進み、当該気筒＃３の筒内圧力
Ｐ#3を吸気行程終了時の筒内圧力データＰ３としてレジ
スタＲ７に格納して、ルーチンを抜ける。又、圧縮行程
気筒＃ｉが上記＃１〜＃３気筒の何れでもないときは、
＃４気筒が圧縮行程気筒であるため、ステップＳ８３か
らステップＳ８７へ進み、上記レジスタＲ７に＃４気筒
の筒内圧力Ｐ#4を吸気行程終了時の筒内圧力データＰ３
として格納して、ルーチンを抜ける。

【００５３】以上の結果、図１５に示すように、ＣＰＵ
４１のレジスタＲ０〜Ｒ３には、＃１気筒と＃２気筒の
筒内圧力データＰ０〜Ｐ３が順次格納され、又、レジス
タＲ４〜Ｒ７には、＃３気筒と＃４気筒の筒内圧力デー
タＰ０〜Ｐ３が順次格納される。そして、点火対象気筒
の筒内圧力データＰ０〜Ｐ３が、図２、図３に示す点火
時期設定ルーチンにおいて読込まれて、基本点火時期が
設定される。

【００５４】この点火時期設定ルーチンは、上死点前Ｂ
ＴＤＣθ２を示すクランクパルス入力毎に実行され、先
ず、ステップＳ１１で、現在の点火対象気筒＃ｉが何れ
の気筒であるかの情報を読込み、ステップＳ１２で、上
記点火対象気筒＃ｉの情報に基づき、現点火対象気筒＃
ｉが、＃１気筒と＃２気筒、或いは＃３気筒と＃４気筒
の何れにグループに属するかを判断し、＃１気筒、＃２
気筒のグループに属するときはステップＳ１３へ進み、
又、＃３気筒、＃４気筒のグループに属するときはステ
ップＳ１７へ分岐する。

【００５５】現在の点火対象気筒が＃１気筒、＃２気筒
のグループに属すると判断され、ステップＳ１３へ進む
と、ステップＳ１３〜Ｓ１６で、レジスタＲ０〜Ｒ３に
格納されているレジスタ値である筒内圧力データを順に
読込み、この各筒内圧力データを、筒内圧力Ｐ０，Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３として設定する。ここで、Ｐ０は排気行
程の筒内圧力、Ｐ１は吸気行程におけるバルブオーバラ
ップ期間の筒内圧力、Ｐ２は吸気行程の筒内圧力、Ｐ３
は吸気行程終了時の筒内圧力である。

【００５６】一方、上記ステップＳ１２で、現点火対象
気筒＃ｉが＃３気筒、＃４気筒のグループに属すると判
断されて、ステップＳ１７へ分岐すると、ステップＳ１
７〜Ｓ２０で、レジスタＲ４〜Ｒ７に格納されているレ
ジスタ値である筒内圧力データを読込み、この各筒内圧
力データを、筒内圧力Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３として設
定する。

【００５７】そして、ステップＳ２１へ進むと、上記ス
テップＳ１３〜Ｓ１６、或いはステップＳ１７〜Ｓ２０
で読込んだ、各筒内圧力Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に基づ
き、当該点火対象気筒＃ｉのポンプ損失トルクＴｐを、
次式から算出する。Ｔｐ←α１（Ｐ０−Ｐ１）＋α２（Ｐ０−Ｐ２）＋α３
（Ｐ０−Ｐ３）ここで、α１〜α３は各クランク角での筒内圧力と損失
トルクとの関係補正係数である。すなわち、排気ガスと
新気とのガス交換に要するポンプ仕事は、自然吸気の場
合は、損失トルクとなり、排気圧力と吸気圧力との絶対
圧の差にほぼ比例する。しかし、実際のポンプ損失トル
クの指圧線図は丸みを帯びていて、上記差分よりも小さ
な値になるのが一般的であるため、各項に補正係数α１
〜α３を乗算して実際のポンプ損失トルクＴｐに近似す
る値としている。

【００５８】次いで、ステップＳ２２で、排気行程の筒
内圧力Ｐ０を略大気圧と見なし、大気圧等の空気密度に
対応する補正係数としての気圧補正係数Ｋｐを次式から
算出する。Ｋｐ←β×Ｐ０ここで、βは定数である。

【００５９】その後、ステップＳ２３で、上記ポンプ損
失トルクＴｐと上記気圧補正係数Ｋｐとに基づき筒内に
実際に供給された吸入空気量の代表値Ｌを次式から算出
する。Ｌ←Ｋｐ×（１／Ｔｐ）すなわち、スロットル弁５ａが絞られているときは吸気
抵抗が大きくなるため、吸気損失トルクが大きくなる
（筒内圧力が低くなる）と共に、排気ガス量が少ないの
で排気損失トルクは減少する。一方、スロットル弁５ａ
を次第に開弁すれば、吸気抵抗は減少するが、排気抵抗
は排気吹き出し損失により排気弁を開弁するときに僅か
に増加するのみで大きく増加することはない。その結
果、ポンプ損失トルクＴｐは、排気損失トルクの変化よ
りも吸気損失トルクの変化が支配的に影響することにな
り、スロットル弁５ａが絞られているときは増加し、ス
ロットル弁５ａの弁開度が増すに従い、次第に減少す
る。従って、このポンプ損失トルクＴｐと吸入空気重量
Ｇとは、一定密度の条件下ではほぼ減少関数的関係(1/T
p∝Ｇ）にあることが解る。尚、空気密度の変化が無視
できる程度の運転環境下では、Ｌ←（１／Ｔｐ）とすることも可能である。

【００６０】そして、ステップＳ２４で、エンジン運転
状態を表す、上記吸入空気量の代表値Ｌおよびエンジン
回転数ＮE をパラメータとして基本進角値マップを補間
計算付きで参照して、基本点火時期ＡＤＶBASE（角度；
単位deg ）を設定する。上記基本進角値マップは、エン
ジン運転領域毎の最適な点火進角値を、吸入空気量の代
表値Ｌ及びエンジン回転数ＮE をパラメータとして予め
実験等により求め、ＲＯＭ４２の一連のアドレスにマッ
プとして格納されているものである。

【００６１】次いで、ステップＳ２５で、ノックセンサ
２２からの出力信号により検出区間によって定まる気筒
毎のノッキングの有無に応じて、気筒毎に点火時期を遅
角或いは進角させるための各気筒毎の気筒別ノック補正
値ＡＤＶK#i （単位；deg ）を設定し、ステップＳ２６
で、上記基本点火時期ＡＤＶBASEに気筒別ノック補正値
ＡＤＶK#i を加算して、当該点火対象気筒＃ｉの点火時
期としての制御進角ＡＤＶを算出する。ＡＤＶ←ＡＤＶBASE＋ＡＤＶK#i そして、ステップＳ２７で、当該点火対象気筒＃ｉの制
御進角ＡＤＶを上死点前ＢＴＤＣθ２を示すクランクパ
ルスを基準とした点火時刻、すなわち、角度を時間デー
タに変換した点火タイミングＴADV を設定する。ＴADV ←（Ｔθ12／θ12）×（θ２−ＡＤＶ）その後、ステップＳ２８へ進み、バッテリ電圧ＶB に基
づいて基本通電時間ＤWLB[msec] を、テーブルを補間計
算付で参照して設定する。この基本通電時間ＤWLB は、
バッテリ電圧ＶB に基づいて予め実験等から求めたもの
で、バッテリ電圧ＶB が高い程、短く設定されており、
ＲＯＭ４２の一連のアドレスにテーブル化して格納され
ている。

【００６２】その後、ステップＳ２９へ進み、エンジン
回転数ＮE に基づきテーブルを補間計算付きで参照して
回転補正係数ＫDWLNを設定し、ステップＳ３０で、上記
基本通電時間ＤWLB を上記回転補正係数ＫDWLNで補正し
て、通電時間ＤＷＬを設定する（ＤＷＬ←ＤWLB ×ＫDW
LN ）。

【００６３】そして、ステップＳ３１で、上記点火タイ
ミングＴADV から通電時間ＤＷＬを減算して、上死点前
ＢＴＤＣθ２を基準とした通電開始タイミングＴDWL を
算出する。ＴDWL ←ＴADV −ＤＷＬそして、ステップＳ３２で、点火対象気筒＃i の点火時
期タイマに点火タイミングＴADV をセットし、ステップ
Ｓ３３で、通電開始タイミングタイマに通電開始タイミ
ングＴDWL をセットしてルーチンを抜ける。

【００６４】すると、上記点火時期タイマと上記通電開
始タイミングタイマとがスタートし、上記点火タイミン
グＴADV と通電開始タイミングＴDWL との計時が開始さ
れる。

【００６５】そして、上記通電開始タイミングＴDWL に
達したとき、図１０に示す通電開始タイミングルーチン
が割込み起動され、この通電開始タイミングルーチンの
ステップＳ９１で、当該点火対象気筒＃i のドエルをセ
ットしてルーチンを抜ける。

【００６６】その後、上記点火時期タイマにセットされ
た点火タイミングＴADV の計時が終了すると、図１１に
示す点火時期ルーチンが割込み起動され、ステップＳ９
６で点火対象気筒＃ｉのドエルをカットしてルーチンを
抜ける。その結果、図１４のタイミングチャートに示す
ように、点火タイミングＴADV は、当該点火対象気筒＃
i の上死点前ＢＴＤＣθ2 を示すクランクパルスを基準
クランク角として計時され、点火タイミングＴADV に達
したとき点火される。

【００６７】このように、本実施の形態によれば、排気
ガスと新気とのガス交換に要する損失仕事であるポンプ
損失トルクＴｐの逆数（１／Ｔｐ）を、或いはこの逆数
（１／Ｔｐ）を密度補正した値を、筒内に実際に供給さ
れた吸入空気量（質量流量）の代表値Ｌとし、この代表
値Ｌとエンジン回転数ＮE とに基づいて基本点火時期Ａ
ＤＶBASEを設定するようにしたので、吸入空気量センサ
の出力値に基づいて筒内に供給される吸入空気量を２次
的に推定して、点火時期を設定するものに比し、実際に
供給された吸入空気量に対応した最適な点火時期を設定
することができる。又、上記ポンプ損失トルクＴｐを排
気行程時の筒内圧力Ｐ０と吸気行程における所定クラン
ク角毎の筒内圧力Ｐ１〜Ｐ３との差に基づいて設定した
ので、過渡運転時等、吸入空気量が急激に変化する運転
領域であっても、急激な筒内圧の変化の影響を受けるこ
となく、実際に筒内に供給された吸入空気量に対応する
代表値Ｌを得ることが出来、この代表値Ｌとエンジン回
転数ＮE とに基づいて、常に最適な点火時期制御を設定
することが出来る。

【００６８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、排気行程
から吸気行程にかけての筒内圧力変化から、筒内に供給
される実際の吸入空気量に対して減少関数的値を示すポ
ンプ損失トルクを求め、このポンプ損失トルクとエンジ
ン回転数とに基づいて基本点火時期を設定するので、筒
内に実際に供給された吸入空気量に対応した最適な点火
時期を設定することができる。又、ポンプ損失トルク
を、点火対象気筒の排気行程から吸気行程にかけての筒
内圧力変化に基づいて算出するようにしているため、吸
入空気量が急激に増加しても、検出時の筒内圧力が急激
に上昇することはなく、筒内に実際に供給された吸入空
気量に応じた代表値を求めることが出来、従って、過渡
運転時であっても、常に最適な点火時期を設定すること
が出来る。その結果、エンジン出力、及び燃料消費率が
向上するばかりでなく、ノッキングの発生を有効に回避
することができる。

【００６９】請求項２記載の発明によれば、上記効果に
加え、ポンプ損失トルクを空気密度に対応した密度補正
係数で補正することで、走行条件により気圧が変化した
場合でも、筒内に実際に供給される吸入空気の質量流量
に対応した最適な点火時期を設定することができる。

【００７０】更に、請求項３に記載の発明のように、上
記密度補正係数を排気行程時の筒内圧力に基づいて設定
することで、空気密度を検出する手段を別途装備する必
要が無くなり、構成を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成図

【図２】点火時期設定ルーチンを示すフローチャート

【図３】点火時期設定ルーチンを示すフローチャート
（続き）

【図４】気筒判別・エンジン回転数算出ルーチンを示す
フローチャート

【図５】Ｐ０検出ルーチンを示すフローチャート

【図６】Ｐ２検出ルーチンを示すフローチャート

【図７】Ｐ１，Ｐ３検出タイミング設定ルーチンを示す
フローチャート

【図８】Ｔ１割り込みルーチンを示すフローチャート

【図９】Ｔ３割り込みルーチンを示すフローチャート

【図１０】通電開始タイミングルーチンを示すフローチ
ャート

【図１１】点火時期ルーチンを示すフローチャート

【図１２】筒内圧力(P) と筒内容積(V) との変化を示す
Ｐ−Ｖ線図

【図１３】クランク位置とカム位置と各気筒の行程及び
筒内圧力変化を示すタイムチャート

【図１４】通電開始タイミング及び点火タイミングを示
すタイムチャート

【図１５】ＣＰＵに備えられているレジスタの説明図

【図１６】エンジンの全体構成図

【図１７】クランクロータとクランク角センサの正面図

【図１８】カムロータとカム角センサの正面図

【図１９】電子制御装置の回路構成図

【符号の説明】

１エンジン３２筒内圧センサ（筒内圧検出手段）ＡＤＶBASE 基本点火時期Ｋｐ気圧補正係数（密度補正係数）Ｌ代表値ＮE エンジン回転数Ｐ０〜Ｐ３筒内圧力Ｔｐポンプ損失トルク＃ｉ点火対象気筒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒内圧力を検出する筒内圧検出手段を気筒
毎に配設するエンジンにおいて、エンジン運転時の所定クランク角に同期して出力するク
ランクパルスに基づきエンジン回転数を算出するエンジ
ン回転数算出手段と、点火対象気筒に配設した上記筒内圧検出手段からの出力
信号と上記クランクパルスとに基づき当該点火対象気筒
の排気行程から吸入行程にかけての筒内圧力変化を算出
すると共に、この筒内圧力変化に基づき筒内に供給され
る吸入空気量に対して減少関数的値を示すポンプ損失ト
ルクを算出するポンプ損失トルク算出手段と、上記エンジン回転数と上記ポンプ損失トルクとに基づき
点火対象気筒に対する基本点火時期を設定する基本点火
時期設定手段とを備えることを特徴とするエンジンの点
火時期制御装置。
【請求項２】筒内圧力を検出する筒内圧検出手段を気筒
毎に配設するエンジンにおいて、エンジン運転時の所定クランク角に同期して出力するク
ランクパルスに基づきエンジン回転数を算出するエンジ
ン回転数算出手段と、点火対象気筒に配設した上記筒内圧検出手段からの出力
信号と上記クランクパルスとに基づき当該点火対象気筒
の排気行程から吸入行程にかけての筒内圧力変化を算出
すると共に、この筒内圧力変化に基づき筒内に供給され
る吸入空気量に対して減少関数的値を示すポンプ損失ト
ルクを算出するポンプ損失トルク算出手段と、上記ポンプ損失トルクを空気密度に対応する密度補正係
数で補正して筒内に供給される吸入空気量の代表値を設
定する代表値設定手段と、上記エンジン回転数と上記代表値とに基づき点火対象気
筒に対する基本点火時期を設定する基本点火時期設定手
段とを備えることを特徴とするエンジンの点火時期制御
装置。
【請求項３】前記密度補正係数を排気行程時の筒内圧力
に基づいて設定することを特徴とする請求項２記載のエ
ンジンの点火時期制御装置。